CN1251248A - 用于选择信号的方法,和蜂窝无线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于建立一个连接的一个方法和涉及在一个越区切换期间所使用的一个蜂窝无线系统。这个蜂窝无线系统包含一些用户终端和与这些用户终端进行通信、并且为了建立一个与一个用户终端的最优连接而形成指向这个用户终端的天线束的一些基站。这个蜂窝无线系统包含用于根据这个已经建立的连接来计算这个蜂窝无线系统中的这个用户终端的这个位置的计算装置,和一些基站,根据前述位置数据,建立到这个用户终端的连接的这些基站将它们的天线束指向这个用户终端。

Description

用于选择信号的方法，和蜂窝无线系统

本发明一般涉及电信系统。更具体地，本发明涉及一个使用软越区切换的数字蜂窝无线系统，具体地涉及使用SDMA方法来实现的系统。

一个典型的蜂窝无线系统包含一个固定基站网络，和一个与这个网络的一个或者多个基站进行通信的用户终端。一个基站前转从一个用户终端来的这个通信。当在移动或者保持静止时，用户终端可以经过这些基站相互之间发送消息，并且向其它电话系统的用户终端发送消息。当这些用户终端位于这个基站网络的覆盖区域内时，就能够进行消息的发送。为了使一个用户终端能够使用这个蜂窝无线系统所提供的这些服务，这个用户终端应该在所有环境下保持与至少一个基站的一个连接。当一个用户终端不使用这个基站网络所提供的这些服务时，它不需要与这个基站网络进行连接，但是它处于一个空闲模式中来监听这些基站。当这个用户终端在这个基站网络中，从一个基站的覆盖区域移动到另一个基站的覆盖区域时，这产生了要改变信道或者基站的一个需要。

当一个用户终端在一个蜂窝无线系统中从一个小区移动到另一个小区时，这个系统执行一个越区切换，这个越区切换或者是一个简单的硬越区切换，或者是一个更灵活的软越区切换。在一个典型的蜂窝无线系统中，一个用户终端一次仅与一个基站进行通信，虽然很特别地，例如是在一个CDMA(码分多址访问)系统中，这个用户终端可以同时与多个基站进行通信。在一个现有技术的软越区切换中，尽管进行了这个越区切换，到这个基站网络的连接被保持。在这样一个越区切换中，基站通常被改变。现有技术还包含一个更软的越区切换，其中基站不会改变，但是改变了所使用的基站的扇区。一个软越区切换和一个更软的越区切换被称作先连后断型(make-before-break-type)越区切换，这意味着在结束到前一个基站的连接以前，就为这个用户终端建立一个新的连接。

另一个方法是一个SDMA(空分多址访问)方法，其中根据用户的位置来区分它们。它是以这样的方式来发生的，其中在这个基站，根据这些移动台的位置，天线束指向所期望的方向。这需要使用自适应天线阵列，即相阵天线，并且处理所接收的信号，通过所接收的信号来跟踪这些移动台。

与现有方法，例如扇区化相比，与CDMA一起来使用SDMA提供了几个优点。如果在扇区化中为了增加频谱利用率而使扇区束被变窄，那么将要执行的、从一个扇区到另一个扇区的越区切换的数目也将增加。这反过来例如增加了基站控制器所需的计算能力。

但是，现有越区切换的方法有其缺点。所有参与这个越区切换的这些基站不能够足够快速地向这个用户单元发送一个信号。在接收由这个用户终端所发送的信号时，还会发生前述问题。例如，因为这些基站的收发器天线不能够足够快速地指向这个最优的方向，由此这个天线的这个发送束的方向不是最优的，这就发生了问题。例如，如果这个基站不发送一个信号到这个最优方向，这个用户终端就不会必定地收到已经被发送的所有信号。已经有人试图通过增加发送功率来消除发送束的方向所引起的问题。但是，增加发送功率将增加网络中的干扰电平。

本发明的目的是实现一种用在蜂窝无线系统中的方法，该系统用SDMA技术来实现并且其中一个基站天线能够快速地指向最优方向。

这通过在一个蜂窝无线系统中所使用的、用于建立一个连接的本发明的一个方法来实现的，这个蜂窝无线系统包含用户终端和为了建立一个最优连接而形成指向一个用户终端的天线束的一些基站，在该方法中，计算蜂窝无线系统中的用户终端的位置，并且其中根据这个用户终端的位置数据，基站将它的天线束指向这个用户终端。

本发明还涉及在一个蜂窝无线系统的越区切换期间所使用的、用于建立一个连接的一个方法，这个蜂窝无线系统包含至少一个用户终端和为了建立一个最优连接而形成指向一个用户终端的天线束的一些基站，在这个方法中，根据这个基站的连接来计算这个蜂窝无线系统中的这个用户终端的位置，并且其中使用上述计算的位置数据，建立到这个用户终端的连接的这个基站的天线束指向这个用户终端。

本发明进一步涉及在一个越区切换期间所使用的一个蜂窝无线系统，这个蜂窝无线系统包含一些用户终端和与这些用户终端进行通信、并且为了建立一个与一个用户终端的最优连接而形成指向这个用户终端的天线束的一些基站，这个蜂窝无线系统包含用于根据这个已经建立的连接来计算这个蜂窝无线系统中的这个用户终端的位置的计算装置，和一些基站，根据前述位置数据，建立到这个用户终端的连接的这些基站将它们的天线束指向这个用户终端。

根据本发明的这个结构提供了几个优点。在一个硬越区切换和一个软越区切换中，根据本发明的这个结构能够被用于下行链路和上行链路方向。当这个基站正在发送一个信号时，这个结构能够使基站天线的方向快速地指向用户终端。天线的快速指向能够在一个越区切换期间快速地建立连接。这个结构还使网络容量变高。当这个基站从这个用户终端接收一个信号时，这个天线也能够快速地指向这个用户终端。在根据本发明的这个蜂窝无线系统中，与现有技术相比，因为本发明的结构使干扰电平降低，所以能够使这个基站与这个用户终端之间的距离变长。根据预先所计算的这个用户终端位置数据，基站将其天线指向这个用户终端。这个结构可以被用于例如使用SDMA方法实现的TDMA和CDMA蜂窝无线系统中。

下面，根据示例并且参考附图来更详细地描述本发明，其中

图1是说明一个现有技术收发器的总框图，和

图2显示根据本发明的一个蜂窝无线系统。

图1显示了在根据本发明的结构中所使用的一个收发器100的基本组成部分。在这个示例中，收发器100是一个用户终端，例如一个移动电话。用户终端100包含一个接收端A和一个发送端B。接收端A包含一个天线111，无线频率部分112，一个解调器113，一个解码器114，和一个耳机115。发送端B包含一个麦克风121，一个编码器122，一个调制器123，无线频率部分124，和一个天线125。用户终端100还包含被接收端A和发送端B共享的控制装置102。

图1所显示的这个用户终端100的这个接收端A以下述方式工作。这个用户终端100的这个无线频率部分112将一个无线频率模拟信号从这个天线111发送到一个中频部分，并且过滤这个信号。这个无线频率部分112还检测到这个中频信号。这个解调器113将这个宽带信号恢复为一个窄带数据信号。数据信号被解码器114以一个合适的方式解码。解码器114解码典型地被卷积编码的一个信号，并且解码器114的操作是基于例如维特比算法。通常，这个解码器114还对前面所预处理的这个信号进行解密和解交织。从这个解码器114出来的这个信号被送到这个耳机115。

用户终端100的发送端B以下述方式工作。麦克风121接收一个音频信号，并且将这个信号对应的电信号发送到编码器122。编码器122卷积编码并且典型地加密这个信号。编码器122还交织这个信号比特或者比特组。在调制器123中，被进行卷积编码的窄带信号被进行伪噪声编码，并且被转换为一个宽带扩频信号。在这个无线频率部分124中，根据众所周知的技术，扩频信号然后被转换为一个无线频率形式，并且经过天线125发送到无线路径。

控制装置102控制用户终端100的接收端A和发送端B的操作。这些天线111和125在实际中被融合为一个相同的天线。麦克风121，耳机115和无线频率部分112和124也是已知无线系统中所使用的现有技术部件。实际上，用户终端100还包含其它部件，例如不同的编码和转换器部件。如果这个图中所显示的这个收发器按一个基站来进行工作，这个收发器将不包含例如一个麦克风121和一个耳机115。

图2显示了包括实际上例如是一个移动电话的一个用户终端100的蜂窝无线系统。这个蜂窝无线系统还包含一第一基站201，一第二基站202和一个基站控制器300。蜂窝无线系统进一步包含与这些基站201，202进行通信的装置300。这个蜂窝无线系统的操作可以是基于例如TDMA的方法或者是基于CDMA的方法。这些基站201，202和这个用户终端包含一个天线101。这个天线101用作一个收发器天线。这些基站201，202的这些天线101形成束，经过这些束，就建立到例如用户终端100的一个连接。这些束在图中被标识为b1，b2。这个图中所显示的蜂窝无线系统使用SDMA方法来实现。在SDMA方法中，这些基站天线的束根据这些移动台的位置，即这些用户终端的位置来指向所需的方向。

一个天线可以形成几个束，其中至少一个束是主束。与其它束相比，这个主束的辐射是最强的。一般，例如当主束的轴指向这个接收器时，所建立的一个连接的质量最佳。在这个图中所显示的结构中，基站201与用户终端100进行通信。用户终端100和基站201相互之间有一定的间隔。前述这个距离被标识为d1。基站201发送一个束b1到一个预定方向。在这个图中所显示的结构中，基站201的这个束与假定的地理东西方向形成一个角度α1。

蜂窝无线系统包含计算装置400，计算装置400适合于计算基站201和用户终端100之间的这个距离d1。计算装置400与这些基站201，202和基站控制器300进行通信。实际上，例如，这个计算装置400位于这个基站控制器中。进一步，这个计算装置400计算这个基站201的辐射图案的发送方向。在这个情形下，发送方向指这个束的角度α1。当已经计算了前述值d1和α1时，就能够决定蜂窝无线系统中的用户终端100的位置。

在蜂窝无线系统中，基站201，202相互之间的地理位置是预先已知的。位置数据可能被保存在例如基站的数据库中，或者例如基站控制器300的数据库中。在一个越区切换期间，用户终端100同时与这些基站201，202进行通信。在这样一个情形下，计算装置400通过使用上述计算的这个值d1和α1，来计算这个蜂窝无线系统中的这个用户终端100的位置。然后计算装置400通过利用值d1和α1来计算基站202的值d2和α2。

计算装置400将值d2和α2发送到基站202，基站202接收这个被发送的数据并且同时将其天线101指向用户终端100。根据本发明的方法能够使这个信号快速地经过一个最优连接从这个基站202发送到这个用户终端100。类似地，基站202通过将其束b2指向这个用户终端100，能够接收用户终端100从这个正确方向发送来的信号。在这个连接建立前，基站202可能已经预先将其天线指向用户终端100。

在一个硬越区切换和一个软越区切换期间，根据本发明的方法可以用于下行链路方向和上行链路方向。当基站发送一个信号时，该方法能够使基站201，202的天线束的方向指向用户终端100。当用户终端100发送一个信号时，基站能够根据预先计算的用户终端位置数据来将其天线指向用户终端100。这个方法还可以用于例如用SDMA实现的TDMA和CDMA蜂窝无线系统中。

将天线束的方向快速地指向用户终端100使快速地进行越区切换成为可能。将天线束的方向指向这个用户终端使信号质量变好，所以可以增加这个用户终端与这个基站之间的距离。由于更快速的越区切换，蜂窝无线网络中的干扰电平被保持低电平。这个低电平的干扰使这个蜂窝无线网络的使用容量增加。由于这个低电平的干扰，组成这个连接的信号的质量可以维持高水平。

尽管已经根据附图，参考示例描述了本发明，很清楚，本发明不局限于此，在后附权利要求书所公开的本发明的思想的范围内，可以使用多种方式来修改本发明。

Claims (16)

1.用于建立一个连接的一个方法，该方法用于一个蜂窝无线系统中，这个蜂窝无线系统包含多个用户终端和为了建立一个最优连接而形成指向一个用户终端的天线束的一些基站，在这个方法中，计算蜂窝无线系统中的用户终端的位置，并且其中根据用户终端的位置数据，基站将其天线束指向这个用户终端。

2.用于建立一个连接的一个方法，该方法用于一个蜂窝无线系统的越区切换期间，这个蜂窝无线系统包含至少一个用户终端和为了建立一个最优连接而形成指向一个用户终端的天线束的一些基站，在这个方法中，根据基站的连接来计算蜂窝无线系统中的用户终端的位置，并且其中使用上述计算的位置数据，建立到用户终端的连接的基站的天线束指向用户终端。

3.如权利要求1或者2的一个方法，其中这个用户终端位置数据包含这个用户终端相对于这个基站的方向和距离。

4.如权利要求3的一个方法，其中关于这个用户终端的方向和距离的这个数据用于决定这个用户终端相对于另一个基站的位置。

5.如权利要求1或者2的一个方法，其中这个方法是在越区切换期间使用的，并且其中这个用户终端位置数据被预先发送到这个基站。

6.如权利要求1或者2的一个方法，其中这个蜂窝无线系统中这些基站相互之间的位置是已知的。

7.如权利要求1或者2的一个方法，这个方法包含根据这个被建立的连接来计算这个基站天线束的发送和接收角度，以及这个用户终端距这个基站的距离，前述数据是用于计算某些其它基站所使用的发送和接收天线束的角度，和用于计算前述基站和用户终端之间的连接上的延迟程度。

8.如权利要求1或者2的一个方法，这个方法用于一个用SDMA方法来实现的蜂窝无线系统中。

9.在一个越区切换期间所使用的一个蜂窝无线系统，这个蜂窝无线系统包含一些用户终端，和与这些用户终端进行通信、并且为了建立一个与一个用户终端的最优连接而形成指向这个用户终端的天线束的一些基站，这个蜂窝无线系统包含用于根据这个已经建立的连接来计算这个蜂窝无线系统中的这个用户终端的这个位置的计算装置，建立到这个用户终端的连接的这些基站根据前述位置数据将它们的天线束指向这个用户终端。

10.如权利要求9的一个蜂窝无线系统，其中用户终端位置数据包括这个用户终端相对于这个基站的方向和距离。

11.如权利要求10的一个蜂窝无线系统，其中用户终端的方向是从天线束的发送和接收角度计算出来的。

12.如权利要求9的一个蜂窝无线系统，其中根据前面所建立的连接，这个计算装置计算某些其它基站的天线束的发送和接收角度，和用户终端与基站之间的信号延迟。

13.如权利要求9的一个蜂窝无线系统，其中位置数据用于确定这个用户终端相对于某些其它基站的位置。

14.如权利要求9的一个蜂窝无线系统，其中计算装置适合于预先将这个位置数据发送到这个基站。

15.如权利要求9的一个蜂窝无线系统，其中这个蜂窝无线系统中的这些基站相互之间的位置是已知的。

16.如权利要求9的一个蜂窝无线系统，用于用SDMA方法实现的一个蜂窝无线系统中。

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